(57)【要約】温度が変化しても低いノイズレベルが得られるアレイ導波路回折格子型光合分波器の提供。基板１２上に、第１導波路２０、第１スラブ導波路２２、アレイ導波路２８、第２スラブ導波路２６、および第２導波路２４を有するアレイ導波路回折格子１４が形成された導波路チップ１６を有し、導波路チップ１６が第１スラブ導波路２２および第２スラブ導波路２６の何れかで２つに分割され、導波路チップ１６における２つに分割されたアレイ導波路回折格子１４の一方が固定された第１のガラス板３２と、他方が固定された第２のガラス板３４と、アレイ導波路回折格子１４の光透過中心波長の温度依存性シフトを補償する補償部材１８と、を備え、アレイ導波路２８の部分は、前記第１および第２の基台の何れにも固定されていないことを特徴とするアレイ導波路回折格子型光合分波器。
2012002368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の第１導波路と、前記第１導波路に接続された第１スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路における前記第１導波路が接続された側とは反対側に一端が接続されているとともに、互いに異なる長さを有し、同一の方向に湾曲した複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他端に接続された第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路における前記アレイ導波路が接続された側とは反対側に複数並設された状態で接続された第２導波路と、を有するアレイ導波路回折格子を備え、第１スラブ導波路および第２スラブ導波路の何れかにおいて第１の分離導波路チップと第２の分離導波路チップに分割されている導波路チップと、
前記第１の分離導波路チップを支持するための第１の基台と、
前記第２の分離導波路チップを支持するための第２の基台と、
温度変化に応じて伸縮することで前記第１および第２の分離導波路チップの相対位置をずらすことにより、前記導波路チップにおける前記アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存性シフトを補償する補償部材と、
を備え、
前記第１の分離導波路チップは、前記アレイ導波路を含まない領域の少なくとも一部において、前記第１の基台に固定されており、
前記第２の分離導波路チップは、前記アレイ導波路を含まない領域の少なくとも一部において、前記第２の基台に固定されていることを特徴とするアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項２】
前記第１および第２の基台における前記第１または第２の分離導波路チップの前記アレイ導波路を含む領域を支持する部分は切り欠かれていることを特徴とする請求項１に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項３】
前記２つに分割された導波路チップの境界の部分は、クリップで厚さ方向に挟持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項４】
前記第１および第２の基台には、前記クリップを位置決めするための開口部が形成されている請求項３に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる波長の光をひとつにまとめたり、波長毎に分離したりする波長合分波器の機能を有するアレイ導波路回折格子型光合分波器に関し、特にアサーマル化（温度無依存化）を図ったアレイ導波路回折格子型光合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長合分波器（合波／分波）として重要な役割を担うアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ））では、石英系ガラスにおける光の屈折率に温度依存性があるため、中心波長（透過中心波長）にも温度依存性が生じる。【０００３】
石英系ガラスで作製されたＡＷＧの中心波長の温度依存性は、０．０１１ｎｍ／℃であり、Ｄ−ＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムで使用するためには、無視できない大きな値となっている。【０００４】
そのため、近年、多様化が進むＤ−ＷＤＭ伝送システムにおいて、ＡＷＧは、電源を必要としないアサーマル化（温度無依存化）が強く求められている。【０００５】
従来、補償板を用いてアサーマル化を図ったアレイ導波路回折格子型光合分波器（アサーマルＡＷＧモジュール）が特許文献１に記載されている（図１４参照）。図１４に示すアレイ導波路回折格子型光合分波器１００は、導波路チップ１１４に形成された第１導波路１０２と、第１導波路１０２に接続された第１スラブ導波路１０４と、第２導波路１０６と、第２導波路１０６に接続された第２スラブ導波路１０８と、第１スラブ導波路１０４と第２スラブ導波路１０８を接続するアレイ導波路１１０を備えている。【０００６】
このアレイ導波路回折格子型光合分波器１００は、第１スラブ導波路１０４部分で２つに切断され、第１スラブ導波路１０４の一部１０４Ａを含む入力側部分１１６と、第１スラブ導波路１０４の他部１０４Ｂを含む出力側部分１１８に分割されている。【０００７】
そして、この入力側部分１１６と出力側部分１１８が補償板１１２で接続されている。この構成により、温度が変化することで補償板１１２が伸縮して第１スラブ導波路１０４の一部１０４Ａを移動させることで、温度変化によってシフトした波長を是正することができる。【０００８】
この構成により、温度が変化しても、第２導波路１０６へ入力された光と同一の波長の光を第１導波路１０２から取り出すことができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７６４１９５号公報
【発明の概要】
【００１０】
しかしながら、近年のさらなる高速、大容量化の要求に伴い、温度が変化してもより低いノイズレベルが安定して得られるアレイ導波路回折格子型光合分波器が求められている。
【００１１】
本発明は、上記事実を考慮し、温度が変化しても低いノイズレベルが安定して得られるアレイ導波路回折格子型光合分波器を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る発明は、少なくとも１本の第１導波路と、前記第１導波路に接続された第１スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路における前記第１導波路が接続された側とは反対側に一端が接続されているとともに、互いに異なる長さを有し、同一の方向に湾曲した複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路の他端に接続された第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路における前記アレイ導波路が接続された側とは反対側に複数並設された状態で接続された第２導波路と、を有するアレイ導波路回折格子を備え、第１スラブ導波路および第２スラブ導波路の何れかにおいて第１の分離導波路チップと第２の分離導波路チップに分割されている導波路チップと、前記第１の分離導波路チップを支持するための第１の基台と、前記第２の分離導波路チップを支持するための第２の基台と、温度変化に応じて伸縮することで前記第１および第２の分離導波路チップの相対位置をずらすことにより、前記導波路チップにおける前記アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存性シフトを補償する補償部材と、を備え、前記第１の分離導波路チップは、前記アレイ導波路を含まない領域の少なくとも一部において、前記第１の基台に固定されており、前記第２の分離導波路チップは、前記アレイ導波路を含まない領域の少なくとも一部において、前記第２の基台に固定されていることを特徴とするアレイ導波路回折格子型光合分波器に関する。
【００１３】
前記本発明の第１の態様に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器においては、アレイ導波路の部分は、前記第１および第２の基台の何れにも固定されていないため、温度が変化しても低いノイズレベルが安定して得られる。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る発明は、前記第１および第２の基台における前記アレイ導波路の部分が切り欠かれているアレイ導波路回折格子型光合分波器に関する。
【００１５】
前記本発明の第２の態様に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器においては、前記第１および第２の基台の前記アレイ導波路が固定されない部分は切り欠かれているから、容易にアレイ導波路回折格子における前記アレイ導波路の部分が、前記第１および第２の基台の何れにも固定されていない構成を実現できる。
【００１６】
本発明の第３の態様に係る発明は、前記２つに分割された導波路チップの境界の部分がクリップで厚さ方向に挟持されている記載のアレイ導波路解析格子型光合分波器に関する。
【００１７】
前記本発明の第３の態様に係るアレイ導波路回折格子側光合分波器においては、導波路チップは、２つに分割されたアレイ導波路回折格子の分割部においてクリップで厚さ方向に挟持されているから、２つの基台の厚さ方向の寸法の誤差による影響を受けることなく、補償部材が伸縮することによって前記２つに分割されたアレイ導波路回折格子が互いに相対移動する際に、両方の導波路チップの間に厚さ方向のズレが生じることが防止される。
【００１８】
本発明の第４の態様に係る発明は、前記第１および第２の基台に前記クリップを位置決めするための開口部が形成されているアレイ導波路回折格子型光合分波器に関する。
【００１９】
前記本発明の第４の態様に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器においては、前記第１および第２の基台に設けられた開口部とクリップとの位置をあわせることにより、２つに分割されたアレイ導波路回折格子の分割部にクリップの位置を合わせることが容易である。
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、温度が変化しても低いノイズレベルが安定して得られるアレイ導波路回折格子型光合分波器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施形態２に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施形態２に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施形態３に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施形態３に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す側面図である。
【図４】図４は、実施形態１または実施形態３に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器においてクリップで挟持された部分の構成を示す厚さ方向の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施形態４に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施形態４に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す側面図である。
【図６】図６は、ウェハ上に複数の導波路チップを形成したところを示す説明図である。
【図７】図７は、複数の導波路チップを形成したウェハから個々の導波路チップを切り出すところを示す説明図である。
【図８】図８は、前記ウェハから切り出された個々の導波路チップの構成を示す平面図である。
【図９】図９は、実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の補償板の長さを決定するのに用いられるアレイ導波路の回路パラメータを示す表を示す図である。
【図１０】図１０は、補償部材の延長線上を接着している実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器に温度履歴を与えた場合の中心波長の変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の温度特性の評価結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、実施例１におけるアレイ導波路解析格子型光合分波器の損失波長特性と温度変化を示すグラフである。
【図１３】図１３は、比較例１におけるアレイ導波路解析格子型光合分波器の損失波長特性と温度変化を示すグラフである。
【図１４】図１４は、従来のアレイ導波路回折格子型光合分波器の例について構成を示す平面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、比較例１で使用しているアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す平面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、比較例１で使用しているアレイ導波路回折格子型光合分波器の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．実施形態１
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の一例について説明する。
【００２３】
実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１の平面図を図１Ａに、側面図を図１Ｂに示す。図１Ａ、図１Ｂに示すように、実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１は、略ブーメラン型の平面形状を有する１つの導波路チップ１６を有する。
【００２４】
導波路チップ１６は、シリコンから形成された基板１２と、基板１２上に形成されたアレイ導波路回折格子１４と、を有する。そして、アレイ導波路回折格子１４は、少なくとも１本の第１導波路２０と、第１導波路２０に接続された第１スラブ導波路２２と、第１スラブ導波路２２における第１導波路２０が接続された側とは反対側に一端が接続されているとともに、複数のチャネル導波路２８ａからなるアレイ導波路２８と、アレイ導波路２８の他端に接続された第２スラブ導波路２６と、第２スラブ導波路２６におけるアレイ導波路２８とは反対側に複数並設された状態で接続された第２導波路２４と、を備える。
【００２５】
なお、アレイ導波路回折格子１４は、シリコン基板１２上に、火炎堆積法（ＦＨＤ法）、光ファイバ製造技術、および半導体微細加工技術を組み合わせて形成されたコアとクラッドからなる光導波路が作られた平面光波回路（ＰＬＣ：  Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。基板として、シリコン基板に代えて、石英基板を用いても良い。
【００２６】
また、アレイ導波路２８を構成するチャネル導波路２８ａは、それぞれ異なる長さを有するとともに、導波路チップ１６の一方の側縁から他方の側縁に向かって長さの短いものから長いものの順に配置されている。したがって、アレイ導波路２８は、図１Ａに示すように特定の方向に屈曲する形状を有する。そして、導波路チップ１６は、アレイ導波路回折格子１４の輪郭に沿って曲線状に切断されており、アレイ導波路２８の屈曲方向に沿って屈曲した形状（ブーメラン形状）とされている。
【００２７】
また、導波路チップ１６においては、第１スラブ導波路２２は、光軸と交差する垂直面である切断面３０によって基板１２とともに分割されている。したがって、アレイ導波路回折格子１４もまた、切断面３０によって２つに分割されている。
【００２８】
すなわち、導波路チップ１６は、切断面３０によってそれぞれ第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとに分割されている。また、各導波路チップ１６において、第１スラブ導波路２２は、切断面３０によって第１の分離スラブ導波路２２Ａと第２の分離スラブ導波路２２Ｂとの２つに分割されている。なお、導波路チップ１６を第１スラブ導波路２２で切断する代わりに、第２スラブ導波路２６で切断してもよい。
【００２９】
第１の分離スラブ導波路２２Ａは、２つに分割された第１スラブ導波路２２のうちの第１導波路２０が接続された側をいい、第２の分離スラブ導波路２２Ｂは、アレイ導波路２８が接続された側をいう。そして、第１の分離導波路チップ１６Ａは、２つに分割された導波路チップ１６のうち、第１の分離スラブ導波路２２Ａを備える側であり、第２の分離導波路チップ１６Ｂは、第２の分離スラブ導波路２２Ｂを備える側である。
【００３０】
なお、切断面３０によって２つに分割された基板１２のうち、第１の分離導波路チップ１６Ａが固定された側の基板を第１の基板１２Ａといい、第２の分離導波路チップ１６Ｂが形成された側の基板を第２の基板１２Ｂという。
【００３１】
第１の基板１２Ａと第２の基板１２Ｂとは、切断面３０によって２つに分割されたアレイ導波路回折格子１４の一方と他方との所望の方向への相対位置変化が必要量確保されるように形成されていればよい。したがって、第１の基板１２Ａと第２の基板１２Ｂとは、完全に分離されてなく、一部が繋がった形態とされていてもよい。
【００３２】
導波路チップ１６において、第１の分離導波路チップ１６Ａは本発明の第１の基台の一例としての第１のガラス板３２に、第２の分離導波路チップ１６Ｂは本発明の第２の基台の一例としての第２のガラス板３４にそれぞれ固定されている。但し、第２の分離導波路チップ１６Ｂは、アレイ導波路２８が形成されている部分以外、たとえば第２スラブ導波路２６および第２導波路２４の部分において第２のガラス板３４に接着、固定されている。また、第１のガラス板３２、第２のガラス板３４は、アレイ導波路２８を支持すべき部分が切り欠かかれた形状とされている。したがって、アレイ導波路回折格子１４におけるアレイ導波路２８の部分は、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４の何れにも固定されていない。なお、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４の何れも石英ガラス製であるから、紫外線が基台を透過することができ、第１の分離導波路チップ１６Ａと第１のガラス板３２、および第２の分離導波路チップ１６Ｂと第２のガラス板３４との接着に紫外線硬化型接着剤が使用できる。
【００３３】
このように導波路チップ１６のアレイ導波路２８が形成されている部分を接着、固定しないことにより、温度が変化しても低いノイズレベルが安定して得られるアレイ導波路回折格子型光合分波器とすることができる。なお、本実施形態では、アレイ導波路２８を支持すべき部分が切り欠かれた形状の第２のガラス板３４を用いたが、アレイ導波路２８を支持すべき部分が切り欠かれていなくても、接着、固定されていなければ、同様の効果が得られる。ただし、アレイ導波路２８を支持すべき部分を切り欠くことで、コストダウンを実現でき、さらに接着剤の管理がしやすくなるため、作業が容易となる。
また、導波路チップ１６は、アレイ導波路の湾曲方向と同一の方向に同一の曲率で湾曲した平面形状とされている。したがって、外形が矩形状の導波路チップを有するアレイ導波路回折格子型光合分波器と比較してよりコンパクトに構成できる。
【００３４】
さらに、アレイ導波路回折格子側光合分波器１には、第１のガラス板３２と第２のガラス板３４とを跨ぎ、一側が第１のガラス板３２の上面に接着剤で固定され、他側が第２の第１のガラス板３２の上面に接着剤で固定される長方形状の補償部材１８が設けられている。この補償部材１８は、その長辺（長手方向）が切断面３０の延在方向と平行になるように配置されている。なお、本実施形態では、補償部材１８は、銅製或いは純アルミニウム（ＪＩＳ：Ａ１０５０）製の金属板を用いている。図１Ｂに示すように補償部材１８の両端部には脚部１８Ａが突設しており、この脚部１８Ａが第１のガラス板３２および第２のガラス板３４に接着剤で固定されている。これにより、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４と補償部材１８との接着面積を一定にしている。
なお、接着面積が異なると、実効長が変わることがあり、温度特性にばらつきが生じる場合がある。
【００３５】
この補償部材１８の長さは、下記の（式１）および図９に示すアレイ導波路回折格子１４の回路パラメータにより算出しており、本実施形態では１８ｍｍである。
【００３６】
【数１】
2012002368.tif 000003
【００３７】
この構成により、温度が変化すると第１スラブ導波路２２による集光位置（第１スラブ導波路２２の分離スラブ導波路２２Ａによる集光位置）はｄｘ変化する。しかし、温度の変化により補償部材１８がｄｘ伸縮することで、第１のガラス板３２と第２のガラス板３４が切断面３０に沿って相対移動する。これにより、分離スラブ導波路２２Ａも分離スラブ導波路２２Ｂに対して切断面３０に沿って相対移動する。これにより、第１スラブ導波路２２の集光位置が是正される（ｄｘ−ｄｘ＝０）。
【００３８】
導波路チップ１６において、第１導波路２０には波長の異なる光信号を重ね合わせた波長多重光信号が入力され、または第１導波路２０から波長多重信号が出力される。第１スラブ導波路２２は、第１導波路２０から入力された波長多重光信号を波長毎に分波する機能、およびアレイ導波路２８を伝搬された異なる波長の光信号を合波する機能を有する。
【００３９】
アレイ導波路２８には、光信号を波長毎に伝搬する機能を有し、第１導波路２０に入力される波長多重光信号のチャネル数に応じた本数、例えば１００本のチャネル導波路２８ａが所定のピッチｄで設けられている。本実施形態においては、チャネル導波路２８ａのピッチｄは１３．８μｍとされているが、ピッチｄはこの長さには限定されない。
【００４０】
また、各チャネル導波路２８ａには異なる波長の光信号が伝搬されるので、チャネル導波路２８ａは、それぞれ、伝搬される光の波長に対応して異なる長さを有している。したがって、前述のように隣り合う２つのチャネル導波路２８ａの長さは互いに設定量ΔＬだけ異なっている。本実施形態においては、設定量ΔＬは図９に示すように３１．０μｍに設定されている。
【００４１】
第２導波路２４は、第１導波路２０に入力される波長多重光信号のチャネル数に応じた本数、言い換えればチャネル導波路２８ａと同一の本数だけ設けられている。
【００４２】
また、アレイ導波路回折格子型光銅分波器１においては、図１Ａに二点鎖線で示すように、導波路チップ１６の切断面３０で切断された部分を、両面から当て板１５で挟み、当て板１５の上からクリップ１７によって挟持してもよい。
【００４３】
図４に、切断面３０に沿って厚さ方向に切断した断面（図１ＡのＸ−Ｘ断面）を示す。図４に示すように、導波路チップ１６の切断面３０で切断された部分が、両側から当て板１５の間に挟まれ、当て板１５の上からクリップ１７によって挟持されている。当て板１５の中央部には、図４に示すように、第１スラブ導波路２２の光軸に沿って溝１５Ａが形成されている。
【００４４】
一方、クリップ１７は、略コの字型の断面を有し、相対向するように内側に屈曲された開口側端部１７Ａと、開口側端部１７Ａを互いに近接する方向に付勢するバネ部１７Ｂとを備えている。
【００４５】
クリップ１７における開口側端部１７Ａの末端は、当て板１５に形成された溝１５Ａに係合するように形成されている。
【００４６】
次に、本実施形態に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１の製造工程について説明する。
【００４７】
図６に示されるように、所定個数のアレイ導波路回折格子１４を１枚のシリコンシリコンウェハ１１に凝縮して形成する。
【００４８】
次に、アレイ導波路回折格子１４が形成されたシリコンウェハ１１を、図７に示すように、レーザ加工機（例えばＣＯ２レーザ）を用いて切断線３８に沿って曲線状に切断する。これにより、図８に示されるように、基板１２がブーメラン状の外形を有する導波路チップ１６が所定個数得られる。
【００４９】
導波路チップ１６を作製した後、導波路チップ１６を、第１スラブ導波路２２の光軸（中心線）に対して直交する方向に基板１２とともに第１スラブ導波路２２部分を切断し、第１の分離導波路チップ１６Ａ（図１Ａ参照）と第２の分離導波路チップ１６Ｂ（図１Ａ参照）に２分割する。このようにして得られた第１の分離導波路チップ１６Ａを第１のガラス板３２に、第２の分離導波路チップ１６Ｂを第２のガラス板３４に接着、固定する。さらに補償部材１８をアレイ導波路回折格子１４の中心波長がＩＴＵ−Ｔグリッドの波長に合うように取り付ける。
【００５０】
具体的には、補償部材１８の長辺が切断面３０の延在方向と平行になるように、補償部材１８の一方の脚１８Ａを第１のガラス板３２の上面に接着剤で固定し、他方の脚１８Ａを第２の第１のガラス板３２の上面に接着剤で固定する。以上により、アレイ導波路回折格子型光合分波器１が製造される。
【００５１】
（作用・効果）
次に、アレイ導波路回折格子型光合分波器１の作用について説明する。
【００５２】
アレイ導波路回折格子型光合分波器１を合波（ＭＵＸ）に用いる場合には、導波路チップ１６において、図１Ａにおいて矢印Ａで示すように、波長の異なる複数の光信号（λ１〜λｎ）が各第２導波路２４から個別に入力される。
【００５３】
入力された光信号（λ１〜λｎ）は、第２スラブ導波路２６を通ってアレイ導波路回折格子１４における各チャネル導波路２８ａに個別に入力される。
【００５４】
各チャネル導波路２８ａを伝搬された光信号（λ１〜λｎ）は、第１スラブ導波路２２で合波され、図１Ａにおいて矢印Ｂで示すように第１導波路２０から波長多重光信号として出力される。
【００５５】
ここで、温度が変化すると第１スラブ導波路２２における集光位置（第１スラブ導波路２２の第２の分離スラブ導波路２２Ｂによる集光位置）は変化するが、図１Ａにおいて矢印Ｊで示すように、補償部材１８の伸縮によって第１の分離スラブ導波路２２Ａが分離スラブ導波路２２Ｂに対して相対移動して集光位置が是正される。このため、温度が変化しても、第１導波路２０から同一の波長の光信号を取り出すことができる。すなわち、アレイ導波路回折格子１４においては、入力された複数の光信号（λ１〜λｎ）とそれぞれ同一の波長（λ１〜λｎ）を有する複数の光信号が多重された波長多重光信号が第１導波路２０から出力される。
【００５６】
一方、アレイ導波路回折格子型光合分波器１を分波（ＤＥＭＵＸ）に用いる場合には、導波路チップ１６において、図１Ａにおいて矢印Ｃで示すように、波長の異なる複数の光信号（λ１〜λｎ）が多重された波長多重光信号が第１導波路２０から入力される。
【００５７】
入力された波長多重信号は、第１スラブ導波路２２において、波長（λ１、λ２、λ３、・・・λｎ）を有するｎ個の光信号に分波され、各チャネル導波路２８ａに個別に入力される。
【００５８】
各チャネル導波路２８ａを個別に伝搬された光信号は、第２スラブ導波路２６を通って図１Ａにおいて矢印Ｄで示すように各第２導波路２４から個別に出力される。つまり、アレイ導波路回折格子１４においては、波長の異なる複数の光信号（λ１〜λｎ）が多重された波長多重光信号が第１導波路２０から入力され、波長毎に分波されて第２導波路２４から出力される。
【００５９】
ここで、温度が変化すると第１スラブ導波路２２の第１の分離スラブ導波路２２Ａにおける集光位置が変化するが、補償部材１８の伸縮によって第１の分離スラブ導波路２２Ａが第２の分離スラブ導波路２２Ｂに対して相対移動して集光位置が是正される。このため、温度が変化しても、一の第２導波路２４からは同一の波長の光信号が取り出される。すなわち、入力された波長多重光信号中の各波長λ１〜λｎと同一の波長の光信号が各第２導波路２４から個別に出力される。
【００６０】
アレイ導波路回折格子型光合分波器１においては、補償部材１８を第１のガラス板３２と第２のガラス板３４とに固定させるため、導波路チップ１６には補償部材１８の貼り付けスペースを考慮することなく、第１の分離導波路チップ１６Ａおよび第２の分離導波路チップ１６Ｂの形状を決めることができる。また、導波路チップ１６の平面形状は、全体としてアレイ導波路回折格子１４と同一の湾曲方向および曲率で湾曲した略ブーメラン状とされている。
故に、パッケージサイズを、導波路チップの平面形状が矩形状であるアレイ導波路回折格子型光合分波器と同程度か、またはそれよりも小さくすることができる。
【００６１】
また、一つのシリコンウェハ１１上に形成された複数のアレイ導波路回折格子１４を、レーザ加工機を用いて、各アレイ導波路回折格子１４の輪郭に沿って曲線状に切断することで、導波路チップ１６の外形を略ブーメラン状の形状としているため、１枚のシリコンウェハ１１当たりの導波路チップ１６の取り数を導波路チップ１６の外形が矩形型の場合よりも多くすることができる。
【００６２】
また、導波路チップ１６は、第１スラブ導波路２２部分で光軸（中心線）に対して直交する方向に切断面３０で切断されており、補償部材１８をその長辺が切断面３０の長手方向と平行になるように、第１のガラス板３２と第２のガラス板３４に固定することで、分離スラブ導波路２２Ａは分離スラブ導波路２２Ｂに対して切断面３０に沿って相対移動する。このように、分割された分離スラブ導波路２２Ａを分離スラブ導波路２２Ｂに対して切断面３０に沿って相対移動させることで、第１スラブ導波路２２の集光位置を精度よく是正することができる。
【００６３】
加えて、導波路チップ１６の外形をブーメラン形状にすることで、ダイシング装置を用いてカットする場合と比較し、チップにカットラインが残らないため、導波路チップ１６の衝撃および振動などに対する機械特性を向上させることができる。
【００６４】
加えて、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとを、分割面３０、すなわち両者の境界部において当て板１５とクリップ１７とで厚さ方向に挟持した場合は、補償部材１８が伸縮することによって第１の分離導波路チップ１６Ａが第２の分離導波路チップ１６Ｂに対して相対移動する際に第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとの間に厚さ方向のズレが生じることが防止される。
また、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４の厚さ方向の寸法誤差の影響を受けることがない。
【００６５】
２．実施形態２
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の別の例について説明する。
【００６６】
実施形態２に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器２の平面図を図２Ａに、側面図を図２Ｂに示す。図２Ａ、図２Ｂに示すように、実施形態２に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器２においては、導波路チップ１６が２個並設されている。なお、導波路チップ１６の構成は、実施形態１と同様である。また、導波路チップ１６の個数は２個には限定されず、３個以上であってもよい。
【００６７】
図２Ａに示すように、導波路チップ１６は、それぞれアレイ導波路回折格子１４における第１スラブ導波路２２の部分において１つの切断面３０で切断されて第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂとに分割されている。したがって、第１スラブ導波路２２も切断面３０によって第１の分離スラブ導波路２２Ａと第２の分離スラブ導波路２２Ｂとに分離されている。
【００６８】
２つの導波路チップ１６においては、それぞれ、第１の分離導波路チップ１６Ａが共通の第１のガラス板３２に、第２の分離導波路チップ１６Ｂが共通の第２のガラス板３４に接着、固定されている。但し、何れの導波路チップ１６においても、第２の分離導波路チップ１６Ｂは、アレイ導波路回折格子１４におけるアレイ導波路２８以外の部分で第２のガラス板３４に接着、固定されている。また、第２の分離導波路チップ１６Ｂにおけるアレイ導波路２８の部分は、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４の何れにも固定されていない。
【００６９】
アレイ導波路回折格子型光合分波器２は、実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１が備える特長に加え、以下の特長を有している。
【００７０】
まず、２つの導波路チップ１６に対して１つの共通した補償部材１８によって温度補償を行うことができる。
【００７１】
したがって、互いに隣接する２つの導波路チップ１６の間隔を縮小することにより、アレイ導波路回折格子型光合分波器２は、導波路チップ１６を複数有するにも拘らず、導波路チップ１６を１個のみ有する実施形態１のアレイ導波路回折格子型光合分波器１と同程度の面積内に形成できる。
【００７２】
故に、パッケージサイズを現行品と同等か、またはそれよりも縮小することができる。
【００７３】
また導波路チップ１６は何れも同一の構成とすることができ、また補償部材１８は１個でよいから、部品の共通化が容易であり、コストメリットが出し易い。
【００７４】
３．実施形態３
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の更に別の例について説明する。
【００７５】
実施形態３に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器３の平面図を図３Ａに、側面図を図３Ｂに示す。また、図４に、切断面３０に沿って厚さ方向に切断した断面（図３ＡのＸ−Ｘ断面）を示す。実施形態３に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器３は、実施形態１と同様に、図４に示すように、導波路チップ１６の切断面３０で切断された部分が、両面から当て板１５の間に挟まれ、当て板１５の上からクリップ１７によって挟持されている。
【００７６】
第２ガラス板３４は、図３Ａに示すようにアレイ導波路２８に対応する部分が切り欠かれおり、略逆くの字型に第１のガラス板３２と対向している。また、第１スラブ導波路２２の切断面３０に対応する部分には矩形状の開口部１９が形成されている。なお、第１のガラス板３２および第２のガラス板３４には突出部３３および突出部３５が形成されており、矩形状の開口部１９は、突出部３３と第１のガラス板３２、および突出部３５と第２のガラス板３４とによって形成されている。そして、開口部１９によって当て板１５およびクリップ１７との位置決めが行われる。
【００７７】
以上の点を除いてアレイ導波路回折格子型光合分波器３は、実施形態１のアレイ導波路回折格子型光合分波器１と同様の構成を有する。
【００７８】
アレイ導波路回折格子側光合分波器３は、実施形態１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１の特長に加え、以下の特長を有する。すなわち、アレイ導波路回折格子型光合分波器３においては、開口部１９と当て板１５およびクリップ１７との位置をあわせることにより、２つに分割されたアレイ導波路回折格子１４の分割部に当て板１５とクリップ１７との位置を合わせることが容易である。
【００７９】
４．実施形態４
以下、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の更に別の例について説明する。
【００８０】
実施形態４に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器４の平面図を図５Ａに、側面図を図５Ｂに示す。
【００８１】
アレイ導波路回折格子型光合分波器４においては、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、第２のガラス板３４は、アレイ導波路２８に対応する部分が切り欠かれておらず、第２導波路チップ１６Ｂに対応する部分のほぼ全面に形成されている。ただし、第２のガラス板３４の第２スラブ導波路２６に対応する部分には、第２スラブ導波路２６を横断するように切込部３７が形成されている。そして、第２の分離導波路チップ１６Ｂは、第２スラブ導波路２６が形成された部分における切込部３７を境として第２導波路２４寄りの部分のみが第２のガラス板３４に接着され、アレイ導波路２８が形成された部分は第２のガラス板３４には接着されていない。
【００８２】
以上の点を除いてアレイ導波路回折格子型光合分波器４は、実施形態３のアレイ導波路回折格子型光合分波器３と同様の構成を有する。
【００８３】
アレイ導波路回折格子型光合分波器４においては、第２のガラス板３４に設けられた切込部３７が接着剤流れ止めとして機能するから、第２の分離導波路チップ１６Ｂにおけるアレイ導波路２８が形成された部分には接着剤が回らない。したがって、温度が変化したときは、第２の分離導波路チップ１６Ｂのアレイ導波路２８および第２の分離スラブ導波路２２Ｂが形成された部分は、第２のガラス板３４の膨張、収縮の影響を受けないから、温度変化によるクロストークの発生を抑えることができる。
【００８４】
また、実施形態３のアレイ導波路回折格子型光合分波器３の場合と比較して突出部３５の強度を増すことができる。
【００８５】
以上、本発明の実施形態１〜４について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、ＣＯ２レーザを用いて導波路チップ１６の外形をカットしたが、これに限ることなく、種々のレーザ若しくはウォータジェット等を用いて導波路チップをカットしても良い。
【００８６】
また、上記実施形態では、第１スラブ導波路２２の光軸（中心線）に対して直交する方向に基板１２とともに第１スラブ導波路２２部分を切断することで、第１の分離導波路チップ１６Ａと第２の分離導波路チップ１６Ｂに分割させたが、これに限られることなく、第１スラブ導波路２２の光軸（中心線）に対して斜交する方向に切断してもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、第１の分離導波路チップ１６Ａおよび第２の分離導波路チップ１６Ｂを接着する基台として、石英のガラス板を用いたが，これに限ることなく，他の材料を用いても良い。
【００８８】
また、第１のガラス板３２と第１の分離導波路チップ１６Ａ、および第２のガラス板３４と第２の分離導波路チップ１６Ｂの貼り付け面積および補償部材１８の貼り付け位置は、上記実施形態に限定されることなく，補償部材１８の伸縮によって切断されたスラブ導波路の位置が必要量相対的に変化できれば良い。
なお、第１の分離導波路チップ１６Ａの第１のガラス板３２との貼り付け面は、補償部材１８の長手方向の延長線と交わることが好ましい。このように、補償部材１８の長手方向の延長線上を接着することで、温度履歴による中心波長シフトのヒステリシスが小さくなり、中心波長の温度依存性が安定する。
図１０は補償部材１８の長手方向の延長線上を接着している図１Ａおよび図１Ｂに示すアレイ導波路回折格子型光合分波器に、２０℃→５０℃→７０℃→５０℃→２０℃→−５℃→２０℃の温度履歴を与えた場合の中心波長の変化を示す。図１０から明らかなように、このような温度履歴を与えた場合においても２０℃、５０℃で中心波長は同一の値を示している。
【００８９】
また、上記実施形態では、補償部材１８の一側を第１のガラス板３２に固定させた場合を例にとって説明したが、これに限定されることなく、補償部材１８の一側を第１の分離導波路チップ１６Ａを介して第１のガラス板３２に固定しても良い。
【００９０】
また、上記実施形態では、補償部材１８の他側を第２のガラス板３４に固定させた場合を例にとって説明したが、これに限定されることなく、補償部材１８の他側を補償部材１８または第２の分離導波路チップ１６Ｂの形状を変えて第２の分離導波路チップ１６Ｂを介して第２のガラス板３４に固定しても良い。
【実施例】
【００９１】
（１）実施例１
実施形態１に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器１を作成し、このアレイ導波路回折格子型光合分波器１の温度特性について評価した。【００９２】
アレイ導波路回折格子型光合分波器１においては、図１１に示されるように、−５〜７０℃の温度範囲において，中心波長変動±０．０１０ｎｍを実現することができ、実用上問題が無いことを確認した。【００９３】
次に、アレイ導波路解析格子型光合分波器１の損失波長特性と温度変化を図１２のグラフに示す。なお、図１２において、横軸は、透過中心波長からの相対的なズレの大きさを、縦軸は損失を示す。また、実線は２０℃での、破線は５０℃での、一点鎖線は７０℃での、二点鎖線が−５℃での結果を示す。【００９４】
図１２から明らかなように、本実施形態に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１では、温度に関わらずスペクトルの歪みが安定しており、温度が変化しても低いノイズレベルが安定して得られている。したがって、クロストークが小さい。これは、本実施形態に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１では、アレイ導波路２８が第２のガラス板３４に接着剤で固定されていないため、雰囲気温度が上下した際に、第２の分離導波路チップ１６Ｂの線膨張係数と第２のガラス板３４の線膨張係数との違いにより生じるアレイ導波路２８への影響が抑えられるからである。【００９５】
（２）比較例１
ガラス板３４の形状を変え、第２の分離導波路チップ１６Ｂにおいて、アレイ導波路２８の部分も含めて基板１２Ｂ全体を第２のガラス板３４に接着、固定した以外は、実施形態１と同様の構成を有するアレイ導波路回折格子型光合分波器１１０を作成し、温度特性について評価した。比較例１に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器１１０の平面図を図１５Ａに、側面図を図１５Ｂに示す。【００９６】
前記アレイ導波路回折格子型光合分波器においても、図１１に示されるように、−５〜７０℃の温度範囲において，中心波長変動±０．０１０ｎｍを実現することができ、実用上問題が無いことを確認した。【００９７】
次に、前記アレイ導波路解析格子型光合分波器１１０の損失波長特性と温度変化を図１３のグラフに示す。なお、図１３において、横軸は、透過中心波長からの相対的なズレの大きさを、縦軸は損失を示す。また、実線は２０℃での、破線は５０℃での、一点鎖線は７０℃での、二点鎖線が−５℃での結果を示す。【００９８】
図１３から明らかなように、比較例１のアレイ導波路回折格子型光合分波器１１０では、温度ごとにスペクトルの歪みが相違し、温度が変化するとノイズレベルが不安定になる。したがって、クロストークが大きい。
【図１Ａ】
2012002368.tif 000004
【図１Ｂ】
2012002368.tif 000005
【図２Ａ】
2012002368.tif 000006
【図２Ｂ】
2012002368.tif 000007
【図３Ａ】
2012002368.tif 000008
【図３Ｂ】
2012002368.tif 000009
【図４】
2012002368.tif 000010
【図５Ａ】
2012002368.tif 000011
【図５Ｂ】
2012002368.tif 000012
【図６】
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【図７】
2012002368.tif 000014
【図８】
2012002368.tif 000015
【図９】
2012002368.tif 000016
【図１０】
2012002368.tif 000017
【図１１】
2012002368.tif 000018
【図１２】
2012002368.tif 000019
【図１３】
2012002368.tif 000020
【図１４】
2012002368.tif 000021
【図１５Ａ】
2012002368.tif 000022
【図１５Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月10日(2012.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【特許文献１】特許第３４３４４８９号
【国際調査報告】
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